介绍

舵机，全称为伺服马达（Servo Motor），是一种能够精确控制角度或位置的电动机。它广泛应用于模型制作、机器人技术、工业自动化等领域。舵机通过接收控制信号，将其转化为机械运动，从而实现精确的控制。

舵机主要由以下几个部分组成

1. 电机：舵机的核心部分，用于提供动力。
2. 减速齿轮组：将电机的快速旋转转化为较大力矩的慢速旋转。
3. 位置反馈装置：通常是一个电位计（电位器），用于检测输出轴的位置，将其与期望位置进行比较，从而实现闭环控制。
4. 控制电路：根据位置反馈信号，调节电机的功率和方向，以实现精确的位置控制。

工作原理

结构

控制原理

控制线意思

信号控制

180度

舵机的控制通常采用PWM信号，例如需要一个周期为20ms的脉冲宽度调制（PWM）， 脉冲宽度部分一般为0.5ms-2.5ms范围内的角度控制脉冲部分，总间隔为2ms。 当脉冲宽度为1.5ms时，舵机旋转至中间角度，大于1.5ms时 舵机旋转角度增大，小于1.5ms时舵机旋转角度减小。舵机分90°、180°、270°和360°舵机， 以180°的舵机为例来看看脉冲宽度与角度的关系，见下图所示。

0.5ms对应0度，2.5ms对应最大 旋转角度，脉冲宽度与旋转角度也是线性关系。

360度

除了上面介绍的180°舵机之外，还有一种360°舵机。与180°舵机不同的是，360°舵机是无法控制角度的，它只能控制旋转方向和旋转速度。360°的舵机也是由脉冲宽度为20ms的PWM控制。高电平持续时间与舵机转向和转速的对应关系如下

舵机的重要的参数

舵机扭矩的单位是KG*CM，这是一个扭矩的单位，可以理解为在舵盘上距离舵机轴中心水平距离1CM处， 舵机能够带动的物体重量，如下图所示。

硬件设计

本实验使用MG996R舵机来演示，这款舵机的规格如下。

• 尺寸：40.5*20*41mm

• 重量：55g

• 速度：4.8V@ 0.12±0.01sec/60°——6.0V@ 0.11±0.01sec/60°

• 扭力：4.8V@ 11kg-cm——6.0V@ 13kg-cm

• 电压：4.8V-6V

• 空载工作电流：220±20mA

• 堵转工作电流：2000±30mA

• 响应脉宽时间≤5usec

• 角度偏差：回中差≤1°，左右各45°误差≤3°。

• 齿轮：5级金属齿轮组

• 连接线长度：300mm

• 接口规格：JR/FP通用。

原理图